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Beizpasten zum Reinigen von Oberflächen von Metallteilen
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====================================================== Die Anmeldung
bezieht sich auf Beizpasten zum Reinigen von Oberflächen von Metallteilen insbesondere
aus nichtrostendem Stahl und betrifft dabei insbesondere solche Beizpasten, welche
eine von einer Trägersubstanz gehaltene Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit
enthalten.
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Die Korrosionsbeständigkeit von Edel stählen, und zwar insbesondere
austenitischen Chromnickelstählen und anderen, auch titan- oder molybdänhaltigen,
Stählen, wie zum Beispiel 10 CrNiNb 189-Stahl, 10 CrNiTi 189-, 10 CrNiMo 1810- und
10 CrNiMo 1810-und 10 CrNifloTi 1810-Stahl, beruht nämlich darauf, daß diese sich
insbesondere infolge ihres Chromgehaltes unter Einfluß von Luftsauerstoff mit einer
oxidischen Schutzschicht überziehen. Die Oxidschicht ist mit dem Auge nicht erkennbar
und läßt den Stahl blank erscheinen.
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Dickere Oxidschichten, wie sie beim Schweißen und Glühen entstehen,
sind keine Passivschichten und pflegen die Beständigkeit des Edelstahls herabzusetzen.
Eine Komponente, welche die Ausbildung einer Passivschicht verhindert,sind z.B.
Fremdferrit-Kontaminationen, die durch die Verarbeitung des Stahls mit ferritischen
Werkzeugen hervorgerufen werden.
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Eine metallisch reine Oberfläche, welche für die Ausbildung der Passivschicht
erforderlich ist, erreicht man am effektivsten durch eine chemische Behandlung,
wie Beizen oder Glänzen. Auch das Entfernen dickerer Kontaminationsbeläge durch
Entzundern ist bekannt. Behandlungen von Werkstücken zu diesem Zweck pflegen unter
Verwendung von Säuremischungen in Bädern durchgeführt zu werden.
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Bei größeren Werkstücken oder aber Nachschweißungen an fertigen Anlagen
finden Beizpasten Verwendung. Sie bstehen aus Säuremischungen und Trägersubstanzen
für diese, die in Bezug auf ein Eingehen von Reaktionen mit den Säuremischungen
bzw.
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der einen oder anderen von deren Komponenten inert sein sollte Hier
ist bereits der Einsatz von Bariumsulfat, Calciumsulfat, Kaolin, Bentonit sowie
auch hochdisperser Kieselsäure bzw.
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Kieselgur und andererseits Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Aluminiumsilikaten
als Verdickungsmittel für solche Beizals pasten bekannt. Alle diese / inert angesehenen
Verdickungsmittel weisen Jedoch nicht unbeträchtliche Nachteile bei Verwendung in
Fluorwasserstoff-Ionen enthaltenden Beizpasten auf.
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Kieselsäure bzw. Kieselgur sind nicht für Beizpasten mit Flußsäureanteil
geeignet, wie diese besonders zum Beizen von beispielsweise rostfreien Stählen Verwendung
finden, da die Kieselsäure mit der Fluorwasserstoffsäure reagiert und dabei wertvolle
Flußsäureanteile hinsichtlich ihrer chemischen Aggressivität neutralisiert werden.
Hierdurch geht die Wirksamkeit der Beizpaste verhältnismäßig schnell durch Verlust
der freien Fluorwasserstoff-Ionen verloren.
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Gleiches gilt für Kaolin und Bentonit, welche bekanntlich Siliciumverbindungen
mit verhältmäßig hohem Siliciumanteil sind. Auch hier gehen dieSilicium-Anteile
Reaktionen mit der Fluorwasserstoffsäure ein und beeinträchtigen den freien Flußsäureanteil
in der Beizpaste negativ.
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Die Dichte von Kieselsäure ist 2,65 g/cm3,von Kieselgur 2,1 bis 2,6
g/cm3; die von Kaolin beträgt 2,6 g/cm3 und die von Bentonit 2,1 g/cm3. Die flüssigen
Bestandteile gattungsgemäßer Beizpasten pflegen hingegen eine geringere Dichte als
2,0 g/cm3 zu haben, die meist sogar auch noch unter 1,5 g/cm3 liegt. Die ungünstige
Folge dieses Unterschiedes der Dichtewerte der flüssigen Bestandteile und der Verdickungsmittel
solcher Beizpasten liegt in der Neigung derselben, beim Lagern zu sedimentieren
und Inhomogenitäten zu verursachen. Hierdurch ergeben sich gleichzeitig auch unerwünschte
Veränderungen der Viskosität im Laufe der Lagerzeit, welche die Anwendung von Beizpasten
mit solchen Verdickungsmitteln wesentlich erschweren, indem für befriedigende Beizergebnisse
eine langJährige Erfahrung mit dem Umgang solcher Beizpasten und deren Alterungsverhalten
mit der Lagerzeit Voraussetzung zu sein pflegt.
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Sulfate sind für das weiteste Anwendungsgebiet solcher Beizpasten,
nämlich für den Apparate- und Reaktorbau, unzulässig, weil sie bleibende, die Metalleigenschaften
verschlechternde Reaktionen mit der behandelten Metalloberfläche eingehen, und zwar
dies insbesondere bei hochwertigen Edelstählen, wie diese gerade für den Apparate-
und Reaktorbau Verwendung finden. Durch die Sicherheitsvorschriften sind solche
Beizpasten mit Sulfat-Ionen daher in ihrem zulässigen Anteil auf weniger als 300
ppm beschränkt, was bedeutet, daß Sulfate als Verdickungsmittel für solche Beizpasten
praktisch nicht mehr zugelassen sind.
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Aluminiumoxid mit einer Dichte von 3,97 g/cm3 und Magnesiumoxid mit
einer Dichte von 3,58 g/cm3 heben sich noch weiter von dem Dichtewert der flüssigen
Bestandteile gattungsgemäßer Beizpasten ab und bedingen noch größere Schwierigkeiten
bezüglich der Aufrechterhaltung ausreichender Homogenität derselben während längerer
Lagerzeit.
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Allen Beizpasten mit den bisher genannten bekannten Verdickungsmitteln
ist ferner ein wesentlicher weiterer Nachteil eigen: Bei Behandlung schrägstehender
Flächen oder bei Auftrag auf der Unterseite von horizontal liegenden Platten gleiten
diese Pasten in unkontrollierter Weise von der ursprünglich beschichteten Stelle
weg oder tropfen ab. Hierdurch kommt es zu flächenmäßigen Ungleichmäßigkeiten der
Beschichtung der ursprünglich mit einem Beizpastenauftrag versehenen Metalloberfläche
und als Folge hiervon zu unerwünschten und häufig das Werkstück technisch unbrauchbar
machenden Ungleichmäßigkeiten des Beizangriffes.
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Schließlich hat sich auch ein anderer Nachteil solcher Beizpasten
als höchst unerwünscht erwiesen, der sich immer dort besonders gravierend einstellt,
wo durch Naturgegebenheiten der Wasservorrat verhältnismäBig beschränkt ist. Es
ist nämlich nicht immer zu vermeiden, daß es dazu kommt, daß die Beizpaste auf dem
behandelten Werkstück auftrocknet, wie das beispielsweise nicht selten der Fall
zu sein pflegt, wenn Erstmontagen von Apparateteilen größerer Abmessungen oder aber
Nachschweißungen am Bauort in beispielsweise subtropischen Trockenzonen, wie zum
Beispiel Standorten im Wustengürtel der nördlichen oder südlichen Brdhemisphäre,
vorzunehmen sind. Hier kann es aufgrund der herrschenden Außentemperaturen ersichtlich
leicht zu diesen unerwünschten Auftrocknungen der Beizpaste kommen, die sich nur
schwer entfernen lassen und hierfür einen hohen Spülwasserverbrauch und einen nicht
unbeträchtlichen apparativen und/oder werkzeugmäßigen Aufwand sowie eine stets unerwünscht
lange Behandlungszeit für ihr Entfernen erfordern. Abgesehen von den hierdurch bedingten
technischen Schwierigkeiten kann auch der notwendige Aufwand an Investions- und
Verfahrenskosten für vorzuhaltende Anlagenteile und erschwerte und zeitmäßig nicht
unerheblich ausgedehnte Behandlungszeit nicht unberücksicht bleiben.
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Insbesondere im Interesse der Erzielung verbesserter Handhabungsmöglichkeiten
in dem Sinne, daß sich die Beizpaste auch bei ungünstig geformten oder eine ungünstige
Lage einnehmenden metallischen Werkstücken leicht tropfenfrei auf den zu behandelnden
Oberflächen auftragen lassen und ein sogar so gutes Vermögen haben soll, daß selbst
Gase, die während der Behandlung der Oberfläche entstehen können, die Paste nicht
abzulösen oder weggleiten zu lassen vermögen, hat man als Verdickungsmittel auch
bereits Eunststoffkugeln
in Form von Thermoplasten oder Duroplasten
verwandt.
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Hierfür sind als Thermoplaste vorgeschlagen worden Polyolefine wie
Polyäthylen, Polypropylen und Polybuten, die Polymerisate der perhalogenierten Olefine
wie Polytetrafluoräthylen und Polytrifluorchloräthylen, die Polymerisate der teilhalogenierten
Olefine wie Polyvinylchlorid und Polyvinylidenchlorid, ferner Polystyrol, Polyamide,
Policarbonate, Polyester, Polyurethane und Mischpolymerisate, zum Beispiel Acetal-Polyester-Mischpolymerisate
oder Acrylaitril-Butadien-Styrol-Mischpolymerisat, und als Duroplasten beispielsweise
Phenolharz und Melaminharz. Dabei geht man davon aus, daß beispielsweise die besonders
bevorzugten Pdyolefine neben ihrer Beständigkeit gegenüber den meisten Agenzien,
mit denen bei Normaltemperatur eine chemische Oberflächenbehandlung durchgeführt
wird, eine geringe Dichte von 0,9 bis 0,95 g/cm3 aufweisen und nach Ansicht der
Fachwelt dadurch eine Sedimentation des Verdickungsmittels nicht auftritt.
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Abgesehen davon, daß sich sämtliche Chlor als Einlagerung im Molekülverband
enthaltenden Kunststoffe nicht als Verdickungsmittel für zur Behandlung beispielsweise
von Stahl bestimmte Beizpasten eignen, weil durch dieses sogenannte bleibende Haarrißkorrosionen
ausgelöst oder zumindest doch begünstigt werden, welche zudem auch noch die unangenehme
Eigenschaft haben, weiterzufressen, das heißt sich durch chemische Austauschreaktionen
mit der Umwelt auszudehnen, haben sich solche Beizpasten auch in anderer Einsicht
nachteilig erwiesen. So muß der Anteil an diesen Verdickungsmitteln in Form von
EunstdofSpulver in fluß säurehaltigen Beizpasten sehr hoch sein, nämlich in der
Größenordnung von 100 g Kunststoffpulver auf 100 cm3 Beizflüssigkeit betragen. Dies
stellt eine beträchtliche Belastung der Gestehungskosten einer solchen Beizpaste
dar. Je nach Kombination von Bestandteilen der Beizflüssigkeit
und
als Verdickungsmittel zur Verwendung gelangendem Kunststoffmaterial wird meist auch
noch die Verwendung besonderer Netzmittel erforderlich. Diese wiederum steigern
gleichfalls wieder den ICostenaufwand und sind in vielen Fällen für hochwertige,
für die Behandlung von Edelstählen bestimmte Beizpasten wegen ihrer Chlor- oder
Sulfat-Ionen-Anteile ungeeignet.
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Der wesentliche Nachteil solcher mit Kunststoffpulver als Verdickungsmittel
arbeitenden Beizpasten liegt aber darin, daß diese biologisch nicht abbaubar sind.
Das als Verdickungsmittel verwandte Kunststoffmaterial stellt eine ohne Reinigung
der anfallenden Abwässer unzulässige Umweltbelastung dar und hat zur Folge, daß
besonders in Anbetracht der geringen Teilchengröße dieses Kunststoffmaterials verhältnismäßig
aufwendige und kostenintensive Elär- bzw. Reinigungseinrichtungen für die anfallenden
Abwässer vorgehalten werden müssen. Auch hierdirchwird ebenso wie durch den notwendig
hohen Anteil von Verdickungsmittel in solchen bekannten Beizpasten die Wirtschaftlichkeit
derselben ungünstig beeinflußt.
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Insbesondere in Anbetracht dieser Schwierigkeiten ökologischer Belastungen
aufgrund nicht möglicher biologischer Abbaubarkeit der Abfallprodukte der Beizbehandlung
ist die Fachwelt einen anderen Weg gegangen, indem der Einsatz von organischen Verdickungsmitteln
wie Carboxi- und Hydroximethylcellulose und ferner auch eines Polysaccharides vom
Typ Xanthan vorgeschlagen wurde. Auch solche Beizpasten vermögen Jedoch aus folgenden
Gründen nicht voll zu befriedigen: Einmal nämlich bauen diese Beizpasten beim Lagern
insbesondere bei höherea Temperaturen, wie diese beispielsweise auf Baustellen
in
den Subtropen oder Tropen unvermeidbar sind, und/ode: hohem Salpetersäuregehalt
in ihrer Viskosität sehr schnell ab.
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Das bedeutet, daß eine solche Beizpaste in ihrer Anwendbarkeit praktisch
nicht mehr zu beherrschen ist, da durch die Änderung ihrer Konsistenz ein sauberes
und flächendeckendes Haften auch auf schrägen oder sogar steilen zu behandelnden
Flächen nicht mehr zu gewährleisten ist.
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Ferner hat sich herausgestellt, daß, obgleich in feuchtem Zusta solche
Beizpasten sich durchaus problemlos abspülen lassen, ihr Entfernbarkeit von der
behandelten Oberfläche dann äußerst schlecht ist, wenn es zu einer Auftrocknung
auf dieser gekommen sein sollte, was praktisch gerade bei Einsatz auf Baustellen
in heißem Klima nicht immer vermeidbar ist.
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Der gravierendste Nachteil solcher bekannter Beizpasten wird aber
darin gesehen, daß diese ebenso wie alle anderen bekannten Beizpasten keine Langzeitlagerfähigkeit
aufweisen. In der modernen Technik werden nämlich in immer zunehmenderem Maße metallische
Werkstücke langen Transport- und Lagereeiten ausgesetzt, bevor sie zu ihrem bestimmungsgemäßen
Einsatz gelangen.
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Dies ist besonders der Fall bei Bauteilen des Apparate- bzw.
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Reaktorbaus, welche nach weitem Transportweg und/oder längerer Lagerzeit
zu der jeweiligen Anlage zusammengeschweißt werden sollen. In diesen Fällen muß
auch die mitzuliefernde Beizpaste eine entsprechende Lagerbeständigkeit aufweisen,
das heißt, sie muß auch unter Berücksichtigung von unvorhersehbaren Verlängerungen
der Zeit bis zu ihrem tatsächlichen Einsatz ihre ursprüngliche Konsistenz praktisch
unverändert beibehalten, ohne daß es zu Entmischungs- bzw. Sedimentierungserscheinungen
zwischen Verdickungsmittel und eigentlicher Beizflüssigkeit oder aber zu chemischen
Reaktionen zwischen
beiden kommt und im übrigen auch keine wesentlichen
Anderungen der Viskosität auftreten. Unter Langzeitlagerfähigkeit in diesem Sinne
ist eine Lagerfähigkeit von mehr als einem Jahr zu verstehen. Wenngleich auch die
aus der DE-AS 2 413 870 bekannte Beizpaste mit Verdickungsmittel in Form eines Polysaccharids
vom Typ Xanthaa gegenüber anderen bekannten Beizpasten erheblich verbesserte Lagerzeitwerte
aufweist, wird eine Langzeitlagerfähigkeit in diesem Sinne nicht erreicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen und kostengünstigen
Mitteln eine Möglichkeit für die Erstellung von die Nachteile bekannter Beizpasten
wirksam vermeidenden Beizpasten zu schaffen, die nicht nur bedenkenfrei für die
Behandlung von Oberflächen von Metallteilen aus Edelstahl eingesetzt werden können,
sondern sogar bei Aufbringung auf in ungünstigster Stellung befindliche Flächen,
wie etwa senkrechte oder mit auch großer Steilheit schräge Oberflächen, oder selbst
bei Arbeiten "über Kopf", das heißt Aufbringung auf der Unterseite von etwa horizontal
oder nur leicht schräg liegenden Flächen, einen tropfenfreien gut haftenden und
die gesamte beschichtete Fläche mit praktisch gleichmäßiger Schichtdicke abdeckenden
Auftrag erbringen, der nach gewünschter Einwirkungsdauer sogar dann, wenn es zu
Auftrocknungen gekommen sein sollte, einfach und bequem und in jeder Hinsicht problemlos
durch einfaches Spülen mit Wasser entfernt werden kann, wobei nicht nur durch Nichtnotwendigkeit
besonderer apparativer Vorkehrungen für das Entfernen der Rückstände und durch die
besondere Einfachheit der Verfahrensführung eine besonders hohe Wirtschaftlichkeit
erreicht wird, sondern auch zuverlässig Jegliche Umweltbelastung insbesondere über
die Abwässer vermieden und im übrigen eine bisher nicht für möglich gehaltene Langzeitlagerfähigkeit
der
Beizpasten erreicht wird, indem bei ihnen über Jahre hinaus gewährleistet ist, daß
es weder zu Eatmischungs- bzw. Sedimentierungserscheinungen noch zu chemischen Reaktionen
zwischen Verdickungsmittel und einem oder mehreren der Agenzien der eigentlichen
Beizflüssigkeit kommt und auch die Viskositätseigenschaften praktisch unverändert
erhalten bleiben.
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Es wurde nun gefunden, daß sich erfindungsgemäß in überraschend einfacher
und,wirtschaftlicher Weise diese Aufgabe dadurch lösen läßt, daß Beizpasten zum
Reinigen von Oberflächen von Metallteilen insbesondere aus nichtrostendem Stahl,
welche eine von einer Trägersubstanz gehaltene Fluorwasserstoff-Ionen darbietende
Beizflüssigkeit enthalten, als Träger substanz mindestens ein Alkalihexafluoraluminat
enthalten.
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Ersichtlich geht die Erfindung dabei einen von der durch den Stand
der Technik aufgezeigten Entwicklungslinie abweichenden Weg, indem unter Beachtung
der nachteiligen Eigenschaften von Fluor- und/oder Sulfat-Ionen in ansonsten für
inert gehaltenen Substanzen sowohl der insbesondere wegen der nicht vorhandenen
biologischen Abbaubarkeit unbrauchbare Weg über Kunststoffpulver als Verdickungsmittel
solcher hochwertiger Beizpasten wieder verlassen und auch der Entwicklungsrichtung
über pflanzlich gewachsenen Substanzen entsprechende Materialien, wie Zellulosen
oder Polysaccharide, als Verdickungsmittel wegen deren fehlender Beständigkeit gegenüber
Reaktionen mit der von diesem gehaltenen Beizflüssigkeit nicht weiter gefolgt, sondern
vielmehr auf anorganische Substanzen zurückgegangen wird. Dabei wird überraschend
erstmalig eine echte
Langzeitlebensdauer solcher Beizpasten erreicht,
indem sich erwiesen hat, daß erfindungsgemaß ausgestaltete Beizpasten auch nach
Jahrelanger Lagerzeit selbst unter ungünstigsten Temperaturbedingungen praktisch
keinerlei Veränderungen hinsichtlich ihrer Formulierung, ihrer Homogenität, ihrer
ursprünglich eingestellten Viskosität und damit einhergehend ihrer gewünschten Handhabungsfähigkeit
aufweisen.
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Dabei war es besonders überraschend, daß sich diese die vorstehend
beschriebene komplexe Aufgabe mit ihren teilweise einander widerstreitenden Anforderungen
an die Beizpaste vorteilhaft lösenden Eigenschaften im Gegensatz zu der Auffassung
der Fachwelt, daß hierfür als Verdickungsmittel Materialien erforderlich seien,
deren Dichte zumindest angenähert der Dichte der flüssigen Bestandteile der Beizpaste
entsprechen sollte, mit mineralischen Materialien erzielen lassen, deren Dichte
mit etwa 3,0 g/cm3 für Alkalihexafluoraluminat einem Vielfachen der flüssigen Bestandteile
entspricht.
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Für Beizpasten nach der Erfindung, bei denen eine eher flüssigere
bzw. cremigere Konsistenz erwünscht ist, kann die Trägersubstanz zweckmäßig Kaliumhexafluoraluminat
enthalten, während es sich für höherviskose bzw. spachtelbare Beizpasten empfiehlt,
wenn die Trägersubstanz durch Natriumhexafluoraluminat gebildet ist. Gute Ergebnisse
insbesondere hinsichtlich der Einstellung der für eine gute Verarbeitbarkeit der
erfindungsgemäßen Beizpasten verantwortlichen Eigenschaften, wie insbesondere der
Viskosität, ergeben sich auch, wenn in weiterer zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung
als Trägersubstanz eine Mischung aus galiumhexafhoraluminat und Natriumhexafluor
aluminat vorgesehen wird.
Weiterhin hat es sich als vorteilhaft
herausgestellt, wenn die die Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit
Fluorwasserstoffsäure und/oder zumindest eines von deren Salzen enthält. Zweckmäßigerweise
kann dabei die Rezeptur so getroffen sein, daß das bzw. die Fluorwasserstoff-Ionen
darbietende(n) Agens bzw. Agenzien in der Beizflüssigkeit in einem Gewichtsverhältnis
zu dieser von maximal 1 : 2 enthalten ist bzw. sind.
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Das Gewichtsverhältnis von die Fluorwasserstoff-Ionen enthaltender
Beizflüssigkeit zu Trägersubstanz sollte im allgemeinen zwischen 1/2 : 1 und 2 :
1 liegen; Werte-zwischen etwa 35 bis etwa 65 Gew.-% Trägersubstanz werden bevorzugt.
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Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn zur Erzielung
gleichmäßig gut flächendeckender Streichbarkeitseigenschaften die Trägersubstanz
zumindest überwiegend Natriumhexafluoraluminat (III) und in Fällen, wo besonders
gute Sprühfähigkeitseigenschaften erwünscht sind, die Träger substanz zumindest
überwiegend Kaliumhexafluoraluminat (III) aufweist.
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Für manche Einsatzfälle ist es erwünscht, wenn dafür gesorgt werden
kann, daß das Werkstück dem Beizangriff von unter - gleichzeitiger Anwesenheit von
Fluorwasserstoff-und Ritrat-Ionen ablaufenden Reaktionen ausgesetzt wird.
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Fur diesen Fall kann die Fluorwasserstoff-Ionen darbietende Beizflüssigkeit
zusätzlich Nitrat-Ionen enthalten. Diese können zweckmäßig durch in der Beizflüssigkeit
enthaltene Salpetersäure und/oder zumindest eines von deren Salzen dargeboten werden.
Als besonders zweckmäßig hat es sich
erwiesen, wenn das bzw. die
die Nitrat-Ionen darbietende(n) Agens bzw. Agenzien in der von der Trägersubstanz
gehaltenen Beizflüssigkeit in einem Gewichtsverhältnis zur Trägersubstanz von insgesamt
maximal 2/3 : 1 enthalten ist bzw. sind. Hierdurch läßt sich nämlich in vorteilhafter
Weise für eine Vielzahl von Einsatzfällen ausreichend bei gleichbleibend guter Beizaggressivität
der Anteil an Fluorwasserstoff-Ionen im Interesse gesteigerter Wirtschaftlichkeit
der Beizpaste und verbesserter Sicherheit der Handhabung derselben im Vergleich
zu bekannten Beizpasten gleicher Beizaggressivität verhältnismäßig gering halten.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung kennzeichnet sich
dadurch, daß die Beizpasten 60 Gew.-% Natriumhexafluoraluminat (III), 20 sew.-°h
Salpetersäure und 5 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure enthalten. Ein anderes bevorzugtes
Ausführungsbeispiel enthält 40 Gew. -% Kaliumhexafluoraluminat (III), 20 Gew.-%
Salpetersäure und 5 Gew.-% Fluorwasserstoff säure. In beiden Fällen ist der Rest
durch Wasser gegebenenfalls mit weiteren Zumischungen gegeben, wie beispielsweise
zumindest ein in weiterer zweckmäßiger Fortbildung der Erfindung zugesetztes säurebeständiges
Tensid, welches vorzugsweise ein Fluortensid sein kann.
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Weiterhin hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das
erfindungsgemäß als Verdickungsmittel einzusetzende Alkalihexafluoraluminat, das
an sich eine Dichte von etwa 3,0 g/cm3 besitzt, in einer Korngröße von mindestens
85% unter 0,071 mm und ferner mit einem trockenen Schüttgewicht von 600 bis 1200
g/liter, vorzugsweise 600 bis 800 g/liter, eingesetzt wird.
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Die Herstellung der Beizpasten gemäß der Erfindung erfolgt durch Mischung
des flüssigen Säureagens mit dem pulverigen Alkalihexafluoraluininat. Ein geringer
Teil dieses Aluminates geht hierbei mit leicht exothermer Reaktion in Lösung, bis
sich eine Gleichgewichtsreaktion eingestellt hat. Die nach der Erfindung gemischte
Paste ist nach der Herstellung in warmem Zustand flüssig bis leicht pastös und kann
somit leicht konfektioniert werden. Nach einer Standzeit von ca. 2 bis 3 Stunden
entsteht eine tixotrope homogene Paste, welche sich auch nach längeren Standzeiten
allenfalls kaum merklich entmischt. Durch einfaches Durchschütteln ist in jedem
Falle der ursprüngliche Homogenisationszustand leicht wiederherstellbar.
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Die Konsistenz der Paste kann bei der Herstellung je nach dem ob bei
der Anwendung derselben manueller Auftrag mit Pinsel oder aber bei entsprechender
Schutzausrüstung des Personals Sprühverarbeitung mit Druckgeräten beabsichtigt ist,
durch variable Aluminatzugabe und Auswahl geeigneter Eombinations-und Mischungswerte
von Natrium- und Ealiumhexafluorala1minat entweder hochviskos oder niedrigviskos
eingestellt werden.
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Durch ihre tixotrope Konsistenz besitzt die erfindungsgemäße Beizpaste
ein gutes Haftvermögen und gleitet nicht einmal bei senkrechten Flächen von der
Oberfläche ab. Auch Tropfenbildungen treten nicht auf. Beides ist insbesondere aus
Gesichtspunkten des Arbeitsschutzes von besonderem Interesse.
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Im Gegensatz zu bekannten Beizpasten, bei denen gleichfalls diese
Eigenschaft erreicht werden sollte, ist bei der Erfindung diese Eigenschaft praktisch
nicht für die Beizgüte erforderlich. Es hat sich nämlich als weiterer überragender
Vorteil
der erfindungsgemäßen Beizpasten herausgestellt, daß diese in beliebiger Weise auf
die zu behandelnde Oberfläche aufgebracht werden können, ohne daß auf gleichmaß'ige
Schichtdicke besonders geachtet zu werden braucht.
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Sie können beispielsweise recht sorglos mit einem Pinsel aufgetragen
werden, wobei durchaus Schlieren oder Streifen auf der Sichtoberfläche der Paste
vorhanden sein können, also unterschiedliche Schichtdicken über dem mit Beizpastenauftrag
versehenen Oberflächenbereich, sofern dieser nur mit Beizpaste abgedeckt ist. Das
überraschende Ergebnis ist, daß nach dem Beizen an dem Werkstück trotz solches ungleichmäßigen
manuellen Auftrages beispielsweise mit dem Pinsel sich eine streifenfreie gebeizte
Oberfläche darbietet.
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Der Wirkungsmechanismus dieser vorteilhaften Eigenschaften der Beizpasten
nach der Erfindung ist bisher nicht bekannt.
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Es wird angenommen, daß er seine Ursache in der eigenartig monokliden
Kristallstruktur des erfindungsgemäß als Verdickungsmittel eingesetzten Materials
hat, die über intrazellulare Diffusion zu-einem Flüssigkeitsaustausch innerhalb
der Beizpaste während des Beizvorganges führt und auf diese Weise dafür sorgt, daß
ungeachtet der Dicke der über der zu behandelnden Metalloberfläche stehenden Beizpastenschicht
über der gesamten mit dieser abgedeckten Werkstückoberfläche ein gleichmäßiger Beizangriff
stattfindet.
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Die erfindungsgemäß hergestellte Beizpaste hat weiter den Vorteil,
daß sie sich auch nach etwa stattgefundenem Auftrocknen durch einfaches Abspülen
mit Wasser leicht wieder entfernen läßt, ohne daß Verkrustungsrückstände an der
behandelten Metalloberfläche zurückbleiben.
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Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert: Beispiel
1 Streichbare Paste Natriumhexafluoraluminat (III) 60 Gew. -°h Salpetersäure 20
Gew.-% Fluorwasserstoffsäure 5 Gew.-% Rest Wasser Beispiel 2 Sprühbare Paste Kaliumhexafluoraluminat
(III) 40 Gew.-% Salpetersäure 20 Gew.-% Fluorwasserstoffsäure 5 Gew.-% Rest Wasser
Bei sämtlichen Angaben von Gewichtsanteilen von Säureagenzien sind diese immer auf'
hundertprozentige Eonzentration derselben bezogen.
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Beide Beizpasten nach Beispiel 1 und Beispiel 2 weisen eine gemessene
Langzeitlagerfähigkeit von mindestens drei Jahren a Die Beizpaste nach Beispiel
1 wurde auf eine Schweißnaht von Edelstahlblechen gemäß Werkstoff DIN 1.4541 aufgetragen
und nach einer Kontaktzeit von einer Stunde abgespült.
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Die behandelte Naht war volkommen blank. Die Beizpaste nach Beispiel
2 wurde auf eine Edelstahlfläche gemäß Werkstoff DIN 1.4301, welche mit Anlauffarben
nach Temperatureinwirkung und Fremdferrit versehen war, aufgesprüht und mit Wasser
nach dreißig Minuten entfernt. Die Oberfläche war
nach dieser Behandlung
streifenfrei blank und frei von Fremdferrit, Obgleich die erfindungsgemäßen Beizpasten
besonders für die Behandlung von hochlegierten Edel stählen konzipiert sind, eignen
sie sich gleichermaßen auch für die Beizbehandlung sowohl von beispielsweise Titanblechen
oder auch von Sandgußteilen oder dergleichen. Sie können auch zum Beizen anderer
Metalloberflächen aus beispielsweise Aluminium, Leichtmetall oder Buntmetall mit
gutem Erfolg eingesetzt werden.